时间:2023-03-16 17:45:51
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二、对工程管理学科的发展的分析
(一)工程管理学科教育发展的主线
1、学校教育。达瓦•纽曼教授曾说过,社会在发展中主要面临的问题非常多,如果仅需要社会科学或者工科,是无法满足社会发展的需求。从本质上而言,在工程管理教育出现在高校之后,世界各个地区的大学先后对工程管理学科进行设立。
2、培训。现如今,校外培训是当前最为主要的教育方式,它是集现代教育与终身教育为一体的教育模式,当工程师离开学校踏入社会之后,单位没有办法对工程师的知识掌握程度进行了解,并且企业在发展中没有特定的管理场所对员工进行培训与教育。在这种发展模式下,各类培训机构出现。
(二)在工程管理学科中所存在的问题
在工程管理学科教育中,其存在的问题非常多,比如像工程管理学科的本质是什么,工程管理学科的教育方法如何,工程管理学科的侧重点是什么,工程管理学科教育中如何形成统一、协调。问题一需求是工程管理教育中的主要内容,在国外诸多教授的研究中,可以得知,需求主要是指市场需求与城府研究需求,是根据相关需求所制定的,每一位教授在进行研究中都认为需求的原则不会发生改变,并且问题的本质藏于深层次之中,其教育的发展速度远远追不上需求的发展变化。问题二工程管理学科教育四平台:法律平台:工程发生当地或关联地的风俗习惯、法律法规。经济平台:主要包括了经济学、工程经济学、会计学、国际金融、国际贸易、公司理财以及保险等。管理平台:主要包括了管理学、市场学、工程项目管理、工程造价、合同管理、管理信息系统、组织行为学以及运筹学等。技术平台:主要是指在某一个专业范围内工程师所具有的基础结构,这个专业领域的范围比较大们可以是电力,也可以是化工。问题三在我国这个问题极为突出。大学各相关专业课程间的课时安排比例不尽合理,文科类课程课时较多,而专业课课时比例则偏低。在我国各大高校之中,周学时数与年学实数相较与国外发达国家存在的差异,很多学生在学习中忙则应付考试这,对学生自学能力的培养带来了极为不利的影响,使学生缺乏学习的积极性。
一、成功教育在学生学习过程中所起的作用。
学生的学习活动是智力因素和非智力因素共同参与的过程,其中非智力因素对学生的学习活动的影响尤其突出,如果把学生良好的智力比作是台性能较好的机器的话,那么非智力因素就是机器的动力。可见非智力因素(包括学习动机、兴趣、情绪、意志和个人特征等)是发展学生智力及提高学习效率的关键性因素,是牵引学生学习的内动力。在化学教学中实施成功教育,顺应学生的心理要求,能有效的发展学生的非智力因素,使学生对学习充满信心,真正成为学习的主人。在化学教学中,可借助化学与日常生活的密切关系及实验的趣味性、直观感,创设良好的教学情景,创造给学生表现的机会,并帮其获得成功,通过成功感的满足与刺激,来激励他们的学习情绪和兴趣,加大学习动力,逐渐促成观察、记忆、思维等智力因素的有效发展,从而获得良好的教学效果。
二、实施成功教育的做法。
1、情感的支持是一剂精神良药。
情感作为一种非智力因素,对提高教学效果有着不可估量的作用。俗语说:亲其师信其道。教师对学生的关心爱护就像春天的雨露,润物细无声,渗透学生的心田,极大程度地鼓舞了学生的积极情感,融洽师生情谊。在教学实践中,本人深深地体会到,教师关爱学生是一剂精神良药,尤其是常被冷落的后进生,教师真诚的关心和爱护,都能激起他们积极愉快的学习情感,增强他们学习的自信心,让学生感到被重视而不是被抛弃。对学生提出的问题,无论难易,都应认真的给予分析或引导,不挖苦,不讥讽,多赞许,多鼓励,促使学生接受来自教师的情感支持的同时产生了对教师的好感,拉近师生之间的距离,融洽师生关系,化学习的消极因素为积极因素。
2、表扬鼓励,使学生得到成功的体验。
德国教育家第斯多惠说:“教学的艺术不在于传授本领,而在于鼓励、唤醒、鼓舞。”成功是人人渴望的,成功的喜悦往往会带来无穷无尽的力量,只要让学生在参与教学活动中尝到成功的快乐,他们的学习热情就会被唤起,学习兴趣就会被激发,因而学习信心倍增。在教学中,我经常设计一些阶梯性的问题,由不同层次的学生来回答,尽力让他们经过努力后能取得成功。让低层生“吃得了”、中层生“吃得饱”、高层生“吃得好”,极大程度地唤起学生的学习热情。如在学习H2实验室制法时,当学生完成Fe、Zn、Mg分别与稀H2SO4反应的实验后,提出三个问题:⑴上述反应是分解反应、化合反应吗?为什么?⑵制H2应选什么药品?⑶制H2应选哪些仪器?由三位不同程度学生回答,均得到良好的效果。本人认为,教师应恰当地用赞美的眼光看待学生,特别是后进生,哪怕是一点点的进步,都应给予肯定、表扬,以激励其成功的动机。尤其是学生经过一定的意志努力后,所取得的成功更是他们愿意继续学习的动力。在教师的期待中,让学生不断地进步、成功。
3、激发兴趣,促发学生积极参与学习活动。
在化学教学中应尽力创设条件让学生成功,让学生在成功感的激励下对学习产生兴趣,促发学生主动参与学习活动。化学实验是最能激发学生兴趣的一种教学手段。从第一节绪言课我就注重利用实验的优势,一入门即激发学生的学习热情,其中“魔棒点灯”己使学生惊讶万分,我有意准备几根玻璃棒让学生上台演示,在他们享受“魔棒点灯”成功喜悦的时刻,我便告诉他们:只要努力学习,以后将有更多的实验等待你们亲手完成,获取成功。这样,他们参与学习活动的主动性大大增强。另外,在课堂上多创设问题情景,引导学生参与阅读、讨论,并主动寻找解决问题的方法,探索问题。对产生问题尽量让学生通过讨论或查阅相关资料独立解决,时刻让他们保留成功的欲望,享受成功的乐趣。
4、鼓励竞争,培养良好的意志品质。
人的意志品质有自觉性、果断性、坚持性和自制性等方面。其中坚持性正是学生获得成功的关键。来自教师的鼓励、集体的帮助、个人的荣誉感都能支持学生的坚持性。学期初,我以班组为单位组织协助式的学习小组,在课堂或课外开展多样化的学习竞争活动,让不同层次学生在竞争中相互扶持,互相促进。通过竞争使每位学生都乐于做学习的主人,学得开心,学得轻松。例在元素符号的教学中,为了突破熟记元素符号这一难点,我充分利用自制卡片,让学生抢答,比赛谁又快又准,效果很好。在参与竞争中既有成功的希望,又有失败的可能,动力与压力并存,通过组织竞赛使他们认识到只有积极参与和不断努力才能有更多的成功,从而培养学生坚强的意志品质。
二、基于虚拟平台的立体化实习模式的总体结构
现以远程开放教育土木工程专业的生产实习为例,分析基于虚拟平台的立体化实习模式的总体结构(如附录:图1所示)。
(一)虚拟实习平台
找到一个能搭载立体化实习活动的载体是构建立体化实习模式的关键。虚拟建造技术(VirtualConstruction,简称VC)是近几年在虚拟现实技术的基础上形成的一门新兴技术,它把以虚拟现实为基础的仿真技术应用到了建筑施工领域,是实际施工过程在计算机上的本质实现。其以虚拟建造技术为基础,建立了基于Internet的虚拟生产实习平台。平台包含有土方开挖、构件钢筋绑扎、模板支设、混凝土浇筑等11个典型工种工程虚拟生产实习过程,以及部分我国已建和在建的超大体量、复杂建筑的虚拟建造全过程。
(二)多层次的能力培养
通过立体化的实习培训,可实现对学生多层次的能力培养。如基于虚拟平台和实际工地的典型工种工程施工的实习可有效巩固学生所掌握的基础知识、方法和技能;小组实际工地的实习可有效培养学生分析、解决实际问题的能力。结合学生的自主虚拟实习、小组实地实习以及由教师引导的集中实习等形式,可培养学生的自主学习、团队协作、沟通交流等能力。
(三)立体化的实习方式
实习方式“立体化”是指改变传统的常规分散式的实习方式,以学生为中心,实施多样性的实习方式。如自主式虚拟实习、小组实地实习以及利用虚拟实习平台的实时与非实时的集中实习。
(四)立体化的实习内容
实习内容“立体化”是指将基于虚拟实习平台的虚拟实习和实地实习相互交错,使学生能进行典型工种工程、施工组织与管理、超大体量复杂建筑施工等多方面的实习。安全教育是实习教学非常重要的一部分,但在传统的分散式实习模式中,教师对施工安全方面的教育并不重视。而在虚拟实习平台中设立了专门的安全教育内容模块,有助于增强学生的安全意识。
(五)立体化的实习资源
虚拟实习平台中整合了大量的生产实习教学资源,包括文字、图片、动画、视频以及超大型的虚拟建造。针对比较抽象的施工技术和实践性较强的施工工艺,如钢筋绑扎,都提供有施工现场的录像视频资料,供学生观察体验,犹如亲临施工现场一般。而对于比较隐蔽的分部工程,如混凝土预制桩施工、混凝土灌注桩施工等,则提供了大量的动画资料,形象地表现出了具体的施工方法和施工工艺。
(六)立体化的实习评价
实习评价“立体化”即对多形式的实习成果、多方面的评价主体进行评价,注重实习过程和实习结果的全方位考核。实习成果包括虚拟实习报告、小组实地实习报告、工地影像等;评价主体则主要有学习者自己、同学、指导教师三方;注重实习过程的评价是指学生在实习过程中的细节表现也会在评分中有所体现。
(七)立体化的师生交互
在传统的实习教学中,往往仅有教师与全班学生或单个学生的单向交互,甚至有时几乎没有师生交互。而在立体化的实习模式中,师生间相互交流、共享经验的交互活动较之前变得立体而多样,其中既有教师与全班学生、教师与个别学生、教师与小组学生之间的互动,也有小组学生之间、单个学生之间的交互。
一案例教学的定义和科学内涵
案例教学是一种开放式、互动式的新型教学方式。在案例教学中,所使用的案例既不是编出来讲道理的故事,也不是写出来阐明事实的事例,而是为了达成明确的教学目的,基于一定的事实而编写的故事,它在用于课堂讨论和分析之后会使学生有所收获,从而提高学生分析问题和解决问题的能力[1]。目前,国家层面已经高度重视其在高等教育人才培养中的重要作用和地位。为了贯彻落实《教育部国家发展改革委财政部关于深化研究生教育改革的意见》(教研〔2013〕1号)和《教育部人力资源社会保障部关于深入推进专业学位研究生培养模式改革的意见》(教研〔2013〕3号),深化专业学位研究生培养模式改革,提高培养质量,教育部于2015年5月7日出台了《教育部关于加强专业学位研究生案例教学和联合培养基地建设的意见》(教研〔2015〕1号)(简称《意见》)。《意见》将案例教学定义为:以学生为中心,以案例为基础,通过呈现案例情境,将理论与实践紧密结合,引导学生发现问题、分析问题、解决问题,从而掌握理论、形成观点、提高能力的一种教学方式(或模式)。传统教育中教师主要采取灌输方式教授知识,即学生以被动方式接受知识,这种教学方式重传授而轻参与、重理论而轻实践,高等教育学习的主体是学生,在传统教学过程中学生并未主动参与进来;而将案例教学融入到传统教育中,弥补了传统教育的不足,尤其是理论与实践结合方面,将课程理论学习与实践过程结合起来可以更加有效地引导学生发现、分析和解决问题,从而使学生掌握理论、形成观点、提高能力,应当注意:案例教学更加侧重实践,而并非传统教学中所说的实际;案例教学并不是完全取代传统教学模式,而是融入传统教育形成优势互补,从而改善教学效果、提升教学质量。
二案例教学在工程科学的应用现状
(一)案例教学的作用和功能
刘刚认为案例教学的作用机制包括:知识来源扩大机制、学习内容优化机制、学习效果改善机制[2];郑淑芬认为案例教学有助于培养学生的创新意识,有利于提高学生分析和解决问题的能力,有利于促使学生学会学习,还有助于提高学生与人沟通、合作的能力[3];黄辉认为案例教学能够磨练心智,培养能力,拓展视野,并使其掌握更多的方法[4];丰晓萌认为案例教学可以更好的激发学习兴趣,可以使学生明确学习目的,还可以提高教师教学水平[5];总的来看,案例教学可以在很大程度上激发学生自主学习的兴趣和热情,可以理论联系实际并锻炼学生解决实际问题的能力,达到改善教学效果的目的。
(二)案例教学在工程科学课程教学中的应用探索
近年来,一些工程科学、自然科学学科开始探索案例教学新模式,肖细元探索了案例教学在《大气污染控制工程》课程中的应用[6];李杰研究了案例教学法在《机械制造基础》课程教学中的应用[7];郭锋等探讨了案例教学在工程研究生课程《现代材料分析方法》的应用[8];王永生探索了工程科研案例在本科生课堂教学中的应用[9];安蓉和王梅提出以解决实际工程问题的案例来改善教学[10];杨佩娟提出在《生态工程的基本原理》课程中应用案例教学模式[11];总体来看,案例教学并未在工程科学课程教学得到推广,目前主要处于应用探索阶段,而且仅在非常有限的工程科学课程中进行了探索。
(三)案例教学的改革与创新
案例教学的改革与创新方面的研究成果非常丰富,但大都集中于经济、管理、商业等社会科学学科。例如,王应密和张乐平分析了全日制工程硕士案例教学资源库建设相关问题,还指出了案例教学应用应该注意的相关问题[12];郑淑芬认为教师仍然是案例教学的重要基础,教师要把握好精选教学案例、积极的课堂引导和多元的评价考核3个环节,还要处理好学生学习与教师教学的关系、理论知识传授与案例教学的关系、认知活动和非认知活动的关系[1]。经过梳理不难发现,目前关于案例教学在高等教育中应用的相关研究非常丰富,但基本上属于经济、管理、商业等社会科学学科,其在自然科学和工程科学学科的应用非常罕见,其在石油工程相关课程的应用更是鲜见报道。将案例教学应用于工程科学课程教学,将面临如下主要问题:(1)准确认识案例教学的功能和作用,明确实施案例教学的必要性,这是实施案例教学的基础;(2)案例教学与传统教学的融合问题,即合理的实施方式,如何将案例教学融入到传统教学中,毕竟教学过程中不能独立开设课程;(3)案例教学资源库的建设问题,良好的教学资源库是案例教学的关键基础,没有丰富的、适宜的案例素材,案例教学难以有效实施,事实上,这是案例教学的基本载体,也是限制案例教学在工程科学课程教学中应用的主要因素;(4)教学效果的后评估、改进、完善与推广。在教育部出台的《意见》中明确了在专业学位研究生培养中推广案例教学的任务,事实上,大学本科生毕业后再工作岗位承担了更多的实践类工作和任务,因此,高校培养的更多的本科学生也应该加强案例教学的推广,通过案例教学弥补学生课堂理论学习与实践脱节的不足。
三课程特征及实施案例教学的必要性
(一)课程特点及教学业绩
《钻井与完井工程》课程是西南石油大学石油工程专业本科生核心主干课程,课程全部学时为56学时,其中课堂教学50学时,实践教学6学时。课堂教学内容主要包括井身结构设计、钻井液、钻井液工艺技术、岩石与钻头、钻井工艺技术、井控技术、井眼轨迹测量与控制技术、固井、完井方法以及储层保护技术、环境保护及HSE等。课程立足于转变教育思想,更新教育观念,同时与石油工程专业人才培养目标和模式、教学方法和教学手段现代化的改革同步,为学生提供较宽的知识基础和再学习环境,培养学生在工程平台上解决问题的能力[13]。为了实现该目标,与该课程配套的教学环节有实习、开放实验和工程设计,相应的配套教材有《钻井与完井工程生产实习指导书》、《钻井与完井工程开放实验指导书》和《钻井与完井工程设计》。通过多年来的教学与实践,现有的《钻井与完井工程》课程内容不断更新,在强调应用基础理论、设计理论与方法的同时,重点突出理论联系实际,适当介绍油气井工程方向的最新工程技术。课程注重内容的基础性、系统性、完整性和实用性,便于引导式教学和学生自学,从而形成了现在较为合理的课程体系、教学方法和教学效果监测和评价体系,也取得了较好的效果。2004年《钻井与完井工程》被评为首批国家级精品课程,自2012年起实施了校级、省级和国家级精品资源共享课的立项建设,2016年获全国首批“国家级精品资源共享课”称号。
(二)实施案例教学的必要性
《钻井与完井工程》课程是一门实践性极强的工程科学课程,课程学习中涉及大量非常重要的工程实践类理论和方法,例如,井身结构设计、水力参数设计、钻柱设计与校核、套管柱强度设计与校核、井控设计与实施、井眼轨迹设计与控制等,这些内容也是该课程教学的重点和难点。传统的教学方法主要采用灌输式教学模式,尽管课程配套有实习、开放实验和工程设计等结合实际的环节,但这些环节与课程学习往往需要学生课后独立完成,而且与理论学习存在一定程度的脱节现象,使得学生对于关键理论的掌握深度不够,学生很难独立开展工程设计或设计质量不高,迫切需要改进或弥补传统教学方法存在的短板。依托国家级精品资源共享课建设项目,已经引进网络课堂、MOOC、虚拟仿真实验教学、微课等形式多样的新型教育模式进行课程改革,但是,这些新型的模式并未完全解决课程理论学习与实践结合的问题;同时,《钻井与完井工程》是国家级精品资源共享课程,也有必要进一步丰富现有的教学手段和方法,使其始终保持在全国的领先地位。为此,提出引入案例教学方法,以工程实际案例为载体,通过整合和利用虚拟仿真实验教学平台、MOOC和微课等手段进行工程设计、施工案例情境的重现,将《钻井与完井工程》课程中的理论知识与工程实践紧密结合,激发学生浓厚的学习兴趣,与传统教学模式形成互补。在建立了系统的案例教学方法并构建了完备的案例教学库之后,可以将案例教学库与网络课堂、MOOC、虚拟仿真实验教学、微课等有机结合,采用多种形式将《钻井与完井工程》的工艺原理展示给学生,有利于学生更加直观、更加清晰、更加明确地掌握相关知识,最终达到改善教学质量和教学效果的目的。
四课程案例教学实施方式探讨
(一)案例选择
实施案例教学成功与否的关键,很大程度上取决于所挑选案例的数量和质量是否能满足课程学习的需要[14]。《钻井与完井工程》课程涉及诸多设计与控制方面的实践内容,相关的实际工程案例也很多,但并不是每一个案例都适合课程教学。教学案例不仅要符合目标的要求,而且要结构严谨,具有可质疑性和思考性[14]。为了能够成功实施案例教学,首先,必须根据课程特点精心设计、挑选和收集案例素材;其次,应注意案例是否具有代表性,主题是否鲜明突出,是否有重要意义;再次,判断案例的难度是否适中,由于实际工程案例往往非常复杂,过于复杂的案例会超出学生的知识水平以及能力范围,也会打击学生的自信心和学习兴趣;最后,确定案例所涉及的情景是否有综合性[14]。《钻井与完井工程》是一门系统的工程科学课程,具备相互联系的完备框架体系,案例的选择应结合实际情况尽可能多的涉及关键的知识点,以引导学生学以致用(发现问题、分析问题、解决问题),从而掌握理论、形成观点、提高能力。
(二)案例整理与案例库建设
选择恰当的案例后,不能直接将其应用于实际课程教学,而是需要精心设计、加工整理和归类,以形成教学案例库。在《钻井与完井工程》课程教学中,根据课程特点、教学目的、教学形式和案例内容,可将案例归类为如下几种类型。1.讲解式案例:教师在课堂教学中为说明某一概念、模型、方法或实际问题而使用的案例。例如,为了讲解井身结构设计理论依据,可以采用讲解式案例,在课堂上讲评或演示给定孔隙压力和破裂压力剖面下如何才能成功钻达目的层,还可以在这一过程中恰当地穿插课堂互动,以加深学生对该知识点的掌握。2.讨论式案例:为了巩固学生对重难点的学习效果并检验学生水平而使用的案例。例如,讲解溢流压井方法时,可以给定一口比较复杂的溢流井案例,将学生分组进行讨论给出决策方案进行处理,不同学生会采用不同的压井方法(循环法、司钻法和工程师法),这样就能得到不同的结果。讨论式案例适宜选择有一定的针对性和难度并且有不同意见和结论的案例,假设案例过于简单则不会引起争论,会导致学生会失去兴趣;假设案例过于复杂则会超出学生的知识水平以及能力范围,会打击学生的自信心和学习兴趣;因此,具有多样性、结果复杂且难度适中的案例,价值越高。3.基于虚拟仿真平台的互动式案例:为了完成真实实验不具备或难以完成的实验教学任务,西南石油大学已经建立起了一套较为系统的虚拟仿真实验教学体系和功能较为齐全、规模初具的油气开发虚拟仿真实验教学中心,该中心在人才培养、科学研究中扮演着重要角色。通过借鉴先进的教学平台开展互动式案例教学,不仅可以让学生实时或离线观摩教授或工程师进行工程实践,还可以让学生在平台上进行模拟实战,该平台可以满足学生单机或网络实践的多重需求。对于《钻井与完井工程》课程,可以采用虚拟仿真中心的钻井工艺放在模拟系统、交互和漫游式井控虚拟系统、钻井工程设计与分析虚拟现实系统3套系统进行互动式案例教学,可以满足观摩式和实战式教学的双重需求,网络在线功能还能满足学生课余自主学习与探索的需求,有助于培养学生的动手能力和创新精神。
(三)案例导入